膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中軟組織平衡相關(guān)應(yīng)用解剖及生物力學(xué)研究.pdf

1、目的：本課題通過 ①膝標(biāo)本的解剖觀察、測量和膝部動(dòng)脈三維重建，了解膝關(guān)節(jié)神經(jīng)、血管走行、分布特點(diǎn)，及其與TKA術(shù)中操作的關(guān)系，為TKA入路選擇、術(shù)中神經(jīng)、血管保護(hù)等提供形態(tài)學(xué)依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。 ②膝標(biāo)本的解剖觀察、測量，了解伸膝裝置、交叉韌帶復(fù)合體、外側(cè)副韌帶復(fù)合體、內(nèi)側(cè)副韌帶復(fù)合體及胭肌一肌腱復(fù)合體、半膜肌腱復(fù)合體及髕內(nèi)、外側(cè)支持帶、關(guān)節(jié)囊等結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)特征、空間幾何位置，測量與膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中操作相關(guān)參數(shù)值。 ③

2、新鮮膝標(biāo)本上模擬TKA術(shù)中軟組織松解，并將狀態(tài)在計(jì)算機(jī)上真實(shí)再現(xiàn)，分析、比較對(duì)韌帶結(jié)構(gòu)松解前后關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)、關(guān)節(jié)間隙距離等的影響。 ④重建包括骨、軟骨、半月板、主要韌帶的膝關(guān)節(jié)三維模型，為建立模擬自然膝的膝關(guān)節(jié)有限元分析模型奠定基礎(chǔ)。 方法： 1.巨微解剖：72例防腐固定、8例新鮮冷凍保存的成人下肢標(biāo)本，在手術(shù)顯微鏡(放大6×和10×)下，用顯微外科器械仔細(xì)逐層解剖，觀察以下方面內(nèi)容并對(duì)部分標(biāo)本進(jìn)行TKA置換模擬手

3、術(shù)： ①分離出大腿及膝部神經(jīng)，觀察其形態(tài)特征和分布范圍，測量其中較粗大的神經(jīng)干直徑。 ②在其中2例新鮮完整正常人體下肢標(biāo)本上，按標(biāo)準(zhǔn)流程操作模擬TKA手術(shù)過程。觀察容易損傷腓總神經(jīng)的操作步驟中，何種體位、操作、器械插入深度與方向可能牽拉、擠壓、挫傷腓總神經(jīng)。 ③觀察膝關(guān)節(jié)血管走行、分布特點(diǎn)，及其與TKA入路選擇、術(shù)中操作的關(guān)系，分析深靜脈血栓形成的解剖機(jī)制。 ④觀察膝前區(qū)：伸膝裝置的結(jié)構(gòu)組成、形態(tài)學(xué)特征與

4、髕股關(guān)節(jié)軟組織平衡的關(guān)系。 ⑤觀察膝內(nèi)側(cè)區(qū)：內(nèi)側(cè)副韌帶復(fù)合體、半膜肌腱復(fù)合體、關(guān)節(jié)囊等結(jié)構(gòu)的組成、形態(tài)學(xué)特征、空間幾何位置，測量與膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中韌帶松解的相關(guān)參數(shù)值。 ⑥觀察膝外側(cè)區(qū)及后外側(cè)角：外側(cè)副韌帶復(fù)合體、胭肌-肌腱復(fù)合體、后外側(cè)區(qū)關(guān)節(jié)囊等結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)特征、空間幾何位置，測量與膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中韌帶松解的相關(guān)參數(shù)值。 2.膝關(guān)節(jié)動(dòng)脈系統(tǒng)三維重建：新鮮完整下肢標(biāo)本1例，以聚甲基丙烯酸甲酯+朱砂+增塑劑等配成合適濃

5、度進(jìn)行動(dòng)脈灌注后，行薄層CT(層厚0.499mm)掃描，取膝部671層用Mimics10.0軟件重建膝部動(dòng)脈血供系統(tǒng)。 3.膝關(guān)節(jié)相關(guān)結(jié)構(gòu)的三維重建：新鮮完整下肢標(biāo)本1例，對(duì)膝關(guān)節(jié)部分行伸直位薄層CT(387層，層厚0.299mm)和MRI掃描(64層，1.479mm)，Mimics10.0和GeomagicStudio8軟件分割、配準(zhǔn)，重建膝關(guān)節(jié)骨-軟骨-半月板-主要韌帶模型。 4.膝內(nèi)側(cè)支持結(jié)構(gòu)軟組織平衡的生物力學(xué)研

6、究：新鮮完整成人膝關(guān)節(jié)保本6例，行CT軸位掃描后，按各自編號(hào)重建膝關(guān)節(jié)骨性結(jié)構(gòu)及兩端包埋塊模型，保存stl文件。 結(jié)果： 1.膝關(guān)節(jié)神經(jīng)分布特征：膝關(guān)節(jié)的神經(jīng)分布可分為淺、深2層。淺層為皮神經(jīng)，部分干較粗，容易形成皮神經(jīng)瘤。深層可以分為伸膝肌支關(guān)節(jié)支組成的髕上區(qū)組，隱神經(jīng)分支組成的內(nèi)側(cè)及髕下區(qū)組，腓總神經(jīng)關(guān)節(jié)支組成的后外側(cè)區(qū)組，胭叢神經(jīng)組成的胭區(qū)組4組。 2.TKA術(shù)中醫(yī)源性腓總神經(jīng)損傷原因：標(biāo)本模擬手術(shù)過程證實(shí)

7、，術(shù)中可能導(dǎo)致腓總神經(jīng)損傷的高危操作依次為： ①松解股骨后外側(cè)關(guān)節(jié)囊、腓腸肌外側(cè)頭時(shí)，助手自后向前環(huán)抱提拉股骨遠(yuǎn)端將腓總神經(jīng)壓迫貼近股骨后外側(cè)骨面大大增加腓總神經(jīng)挫傷幾率，且術(shù)后多為其深、淺支同時(shí)出現(xiàn)癥狀。 ②外側(cè)Hoffman板鉤放置位置偏于外側(cè)副韌帶后側(cè)或深度過大，鉤尖部在運(yùn)動(dòng)中容易劃傷腓總神經(jīng)，術(shù)后多為深支或淺支的不全損傷。 ③安裝假體試模后，為糾正殘余屈曲角度，強(qiáng)力完全伸直或過伸，容易導(dǎo)致腓總神經(jīng)牽拉傷。

8、 3.膝關(guān)節(jié)血管的解剖觀測和三維重建： ①股動(dòng)脈、胭動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈和股深動(dòng)脈等血管的分支在膝部交通、吻合，形成可分為髕網(wǎng)、股骨外側(cè)髁和內(nèi)側(cè)髁網(wǎng)、髕下網(wǎng)等的膝關(guān)節(jié)血管網(wǎng)。膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，經(jīng)股肌下/經(jīng)股肌入路時(shí)股內(nèi)側(cè)肌斜頭(VMO)動(dòng)脈是防止神經(jīng)、股動(dòng)脈損傷的安全標(biāo)志。膝下外側(cè)動(dòng)脈容易損傷，應(yīng)注意保護(hù)。 ②重建了膝關(guān)節(jié)的骨性結(jié)構(gòu)和血管的3D模型。重建的三維圖像可以直觀形象生動(dòng)的體現(xiàn)膝關(guān)節(jié)血管主要分支的空間位置關(guān)系，并可

9、按各種方向任意旋轉(zhuǎn)演示。 ③胭血管叢被胭區(qū)發(fā)出膝上內(nèi)/外側(cè)動(dòng)靜脈、腓腸肌內(nèi)外側(cè)頭血管叢、膝中動(dòng)靜脈膝下內(nèi)、外側(cè)動(dòng)靜脈等分支呈上、中、下固定，限制其前后向位移。TKA術(shù)中脛股關(guān)節(jié)前后向脫位導(dǎo)致術(shù)中血管壁張力過高，內(nèi)膜撕裂是TKA術(shù)后胭區(qū)深靜脈血栓形成的主要原因。腓腸肌外側(cè)頭止點(diǎn)存在變異時(shí)，這種效應(yīng)更加明顯。 4.伸膝裝置的解剖特征：髕前三層不同走向的纖維膜性結(jié)構(gòu)包被伸膝裝置。股外側(cè)肌腱、股內(nèi)側(cè)肌、股最內(nèi)側(cè)肌與股直肌腱分別成

10、33.50°±6.19°、54.5°±8.20°、78.60±8.52°角。 5.膝內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的解剖特征：膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)面支持結(jié)構(gòu)包括內(nèi)側(cè)副韌帶復(fù)合體(MCLcomplex)和半膜肌復(fù)合體等結(jié)構(gòu)，可分為3層。MCL前縱部由2層纖維膜構(gòu)成，止于脛骨平臺(tái)關(guān)節(jié)面下5～7cm。后斜部纖維與其深方第3層(內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)囊)融合，被半月板、冠狀韌帶固定。半膜肌腱鞘和半膜肌腱的9附麗處加強(qiáng)膝關(guān)節(jié)后內(nèi)側(cè)區(qū)域，肌腱介于MCL淺層與深層之間。第三層(關(guān)節(jié)囊

11、層)止于脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)緣中點(diǎn)關(guān)節(jié)面下0.8～1.5cm骨面，并與半膜肌腱橫行的止點(diǎn)部相融合。 6.膝外側(cè)結(jié)構(gòu)解剖特征：PLCC主要包括3層結(jié)構(gòu)。淺層包括：髂脛束、外側(cè)副韌帶(LCL)、腓腸腓骨韌帶、弓狀韌帶(arcuateligament)。中層(圖1-6-2)包括：胭肌腱復(fù)合體(胭肌腱、胭腓韌帶)、胭脛筋膜和胭半月板筋膜。深層：外側(cè)關(guān)節(jié)囊韌帶(中1/3外側(cè)關(guān)節(jié)囊)、外側(cè)半月板后角、外側(cè)冠狀韌帶、關(guān)節(jié)囊的后外側(cè)部分。 7.

12、膝內(nèi)側(cè)軟組織平衡標(biāo)本試驗(yàn)研究：松解MCL前縱部和ACL后，對(duì)屈膝60°、90°(11.190±2.05°，P=0.045)外翻穩(wěn)定性影響最顯著；其伴隨旋轉(zhuǎn)的增加也最大(P<0.001)。 8.膝關(guān)節(jié)相關(guān)結(jié)構(gòu)的三維重建：結(jié)合CT、MRI圖像分別對(duì)骨、軟組織結(jié)構(gòu)顯影清楚的優(yōu)點(diǎn)。將CT、MRI數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics10.01軟件，分別建立并保存膝關(guān)節(jié)骨性結(jié)構(gòu)、軟骨、半月板等3D模型。將這些模型文件導(dǎo)入Geomagic8進(jìn)行修飾、配準(zhǔn)、融

13、合。成功建立了包含骨、軟骨、半月板、前后交叉韌帶的膝關(guān)節(jié)三維模型。 結(jié)論： 1.膝關(guān)節(jié)神經(jīng)支配在關(guān)節(jié)外有明顯的區(qū)域性，而在關(guān)節(jié)內(nèi)成網(wǎng)狀分布。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)、膝關(guān)節(jié)鏡下清理術(shù)通過切除滑膜、切斷關(guān)節(jié)支而消除疼痛。局部去神經(jīng)化術(shù)對(duì)消除或緩解膝關(guān)節(jié)外疼痛有合理的解剖機(jī)制。選擇性的局部去神經(jīng)化術(shù)對(duì)治療確診局部皮神經(jīng)瘤形成或神經(jīng)支卡壓等關(guān)節(jié)外源性疼痛具有可行性。 2.TKA術(shù)中松解后外側(cè)關(guān)節(jié)囊、腓腸肌外側(cè)頭時(shí)，應(yīng)該避免助手自

14、后向前環(huán)保股骨遠(yuǎn)端向上提拉。注意Hoffman板鉤防止位置、插入方向及其深度。避免強(qiáng)力過伸膝關(guān)節(jié)。有助于減少術(shù)后腓總神經(jīng)麻痹的發(fā)生。 3.結(jié)合CT/MRI、計(jì)算機(jī)圖像處理、3D重建技術(shù)，可以直觀立體再現(xiàn)膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及其血供特點(diǎn)，為臨床手術(shù)入路選擇提供直觀的參考。TKA術(shù)后深靜脈血栓形成與術(shù)中血管牽拉損傷有關(guān)。 4.TKA術(shù)中術(shù)中防止膝關(guān)節(jié)肌內(nèi)側(cè)束撕裂有重要意義。對(duì)股最內(nèi)側(cè)肌止點(diǎn)和髕股橫韌帶準(zhǔn)確分層縫合有利于髕骨軟組織平衡。

15、 5.TKA內(nèi)側(cè)軟組織平衡宜于采用“spreader”剝離松解，糾正內(nèi)翻畸形主要在于骨膜下剝離MCL復(fù)合體脛骨側(cè)止點(diǎn)；糾正屈曲畸形主要在于松解股骨端內(nèi)后側(cè)關(guān)節(jié)囊和脛骨側(cè)半膜肌橫行止點(diǎn)。內(nèi)側(cè)間隙緊張發(fā)生在屈膝<30°時(shí)，松解MCL前縱部至關(guān)節(jié)面下超過6cm；在屈膝30°～60°時(shí)，松解MCL后斜部和半膜肌橫行止點(diǎn)，在屈膝>60°時(shí)，增加松解后側(cè)關(guān)節(jié)囊。 6.LCL和胭肌腱復(fù)合體、外側(cè)關(guān)節(jié)囊韌帶是膝后外側(cè)角中主要的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

16、外翻畸形<30°時(shí)，外側(cè)結(jié)構(gòu)軟組織平衡宜于按以下次序逐步松解：切斷外側(cè)關(guān)節(jié)囊韌帶、松解髂脛束，在股骨遠(yuǎn)端徹底松解后外側(cè)關(guān)節(jié)囊，胭腓韌帶。外翻畸形>300，應(yīng)用高限制性假體時(shí)，可以松解外側(cè)所有結(jié)構(gòu)；或行股骨外側(cè)髁截骨滑移，應(yīng)用非高限制性假體。 7.基于MRI、CT圖像，可以準(zhǔn)確分割重建膝關(guān)節(jié)韌帶、肌肉、軟骨、半月板等相關(guān)結(jié)構(gòu)。 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： 1.對(duì)膝關(guān)節(jié)神經(jīng)分布進(jìn)行了較系統(tǒng)的解剖學(xué)研究，探討了膝部疼痛機(jī)制的神經(jīng)解剖

17、學(xué)因素，有助于闡釋膝關(guān)節(jié)疼痛的復(fù)雜機(jī)制，提高臨床診斷水平和優(yōu)化相應(yīng)治療策略選擇。 2.針對(duì)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中軟組織平衡，對(duì)膝關(guān)節(jié)相關(guān)韌帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較系統(tǒng)的針對(duì)性應(yīng)用解剖研究和主要結(jié)構(gòu)功能的生物力學(xué)研究，為TKA相關(guān)術(shù)中操作提供了形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。 3.對(duì)膝關(guān)節(jié)血管分布進(jìn)行了系統(tǒng)的解剖觀察并三維重建，結(jié)合神經(jīng)分布、韌帶等相關(guān)結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果，為TKA入路選擇提供應(yīng)用解剖基礎(chǔ)。探討了TKA術(shù)后深靜脈血栓形成的解剖學(xué)機(jī)制，提出了